КРЫШНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ДЫМОУДАЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F04D17/16 

Изобретение относится к вентиляторам для приточно-вытяжной вентиляции, а именно к крышным вентиляторам, предназначенным преимущественно для удаления дыма.

Известен крышный вентилятор, содержащий корпус, образующий воздушный канал, рабочее колесо со ступицей, двигатель, колпак, ось вращения рабочего колеса расположена вдоль воздушного канала, основной диск оснащен ступицей, кинематически связанной с валом двигателя, колпак установлен сверху корпуса и соединен с корпусом с возможностью перемещения вдоль направляющих, параллельных оси вращения рабочего колеса вентилятора (DE №10118226, МПК F 24 F 7/007, дата публикации 20.06.2002 г., [1]).

Недостатком аналога является необходимость использования дополнительного привода для перемещения колпака, что усложняет конструкцию вентилятора, и, кроме того, в известном решении осуществляется радиальный выброс горячего и задымленного газа на поверхность кровли, что способствует ее возгоранию. Кроме того, не решена проблема охлаждения вала двигателя.

Известен радиальный крышный вентилятор для дымоудаления, принятый в качестве наиболее близкого аналога, содержащий корпус, образующий воздушный канал, рабочее колесо, двигатель, защитный кожух для двигателя, колпак и охлаждающее устройство, ось вращения рабочего колеса расположена вдоль воздушного канала, основной диск оснащен ступицей, кинематически связанной с валом двигателя, двигатель размещен в защитном кожухе, соединенном с атмосферным воздухом посредством воздуховода, колпак установлен сверху корпуса (RU 2161270 С2, МПК F 04 D 17/16, F 04 D 29/58, 27.12.2000 г., [2]).

В качестве недостатков наиболее близкого аналога [2] можно указать следующее. При работе вентилятора осуществляется радиальный выброс горячего и задымленного воздуха, который способствует нагреву кровли. Горячий и задымленный воздух, поднимаясь вверх, может попасть в охлаждающий вентилятор (например, при боковом ветре), снижая эффективность охлаждения двигателя, что может отрицательно сказаться на работоспособности вентилятора в целом и сокращении времени его работы. Кроме того, поскольку охлаждающий вентилятор расположен сверху двигателя, создаваемый им охлаждающий поток омывает в основном корпус двигателя, но не обеспечивает в достаточной степени охлаждение вала двигателя, на котором закреплено рабочее колесо радиального вентилятора, так как вал находится в зоне геометрической тени от корпуса двигателя и слабо омывается охлаждающим потоком. Именно по этой причине в известном техническом решении для предотвращения перегрева вала двигателя дополнительно используется теплозащитный экран.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении вертикального выброса горячего и задымленного воздуха. Технический результат заключается также в обеспечении достаточного воздушного охлаждения вала двигателя при работе в среде горячих газов и дыма.

Указанный технический результат достигается тем, что в крышном вентиляторе (для дымоудаления), содержащем, как и в наиболее близком аналоге [2], корпус, образующий воздушный канал, рабочее колесо, двигатель, защитный кожух для двигателя, колпак и охлаждающее устройство, ось вращения рабочего колеса расположена вдоль воздушного канала, основной диск оснащен ступицей, кинематически связанной с валом двигателя, двигатель размещен в защитном кожухе, соединенном с атмосферным воздухом посредством воздуховода, колпак установлен сверху корпуса, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], ступица выполнена по меньшей мере, с одним сквозным отверстием, расположенным вдоль ее оси, охлаждающее устройство выполнено в виде соединенных с внешней стороной основного диска радиальных лопаток, колпак включает, по меньшей мере, одну шарнирно установленную на корпусе створку, соединенную с корпусом посредством шарнира, ось которого расположена ниже центра масс соответствующей лопасти.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что ступица со стороны покрывного диска оснащена лопатками.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что ступица оснащена втулкой, в которой выполнены сквозные отверстия.

При этом ступица и/или лопатки соединены с дополнительным кожухом.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что колпак выполнен в форме конуса или пирамиды, при этом створки имеют при виде в плане форму треугольника с конической или плоской поверхностью соответственно.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что колпак выполнен в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды, при этом створки имеют при виде в плане форму трапеции с конической или плоской поверхностью соответственно.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что колпак выполнен в форме призмы или усеченной призмы, при этом створки имеют при виде в плане форму прямоугольника или трапеции.

При этом створки оснащены ограничителем поворота, расположенным у их основания.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что корпус оснащен входным коллектором.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что лопатки рабочего колеса выполнены загнутыми назад.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что покрывной диск радиального рабочего колеса выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием кольцевого конфузорного зазора между поверхностями всасывающего патрубка и покрывного диска.

Крышный вентилятор характеризуется тем, что защитный кожух выполнен с двойными стенками с зазором между стенками.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез крышного вентилятора.

На фиг.2 показан вид сверху на крышный вентилятор (часть створок условно не показана) при пирамидальной форме колпака.

На фиг.3 показан вид сверху на крышный вентилятор (часть створок условно не показана) при призматической форме колпака.

На фиг.4 представлен выносной элемент А на фиг.1.

На фиг.5 показан разрез Б-Б на фиг.1.

На фиг.6 представлен выносной элемент В на фиг.1.

На фиг.7 показан разрез Д-Д на фиг.1.

На фиг.8 показан разрез Г-Г на фиг.1.

На фиг.9 показан разрез Е-Е на фиг.7.

На фиг.10 показан разрез Ж-Ж на фиг.9.

На фиг.11 представлен вид И на фиг.7.

Реализация изобретения.

Крышный вентилятор содержит корпус 1, образующий воздушный канал 2, двигатель 3, рабочее колесо 4, установленный сверху корпуса 1 колпак, содержащий, по меньшей мере, одну поворотную створку 5 (фиг.1, 2, 3), и охлаждающее устройство.

Каждая из створок 5 установлена на корпусе 1 посредством шарнира 6, ось 7 которого (фиг.1, 4) расположена ниже центра масс (ЦМ) створки 5, что обеспечивает ее закрытие в нерабочем положении. При наличии нескольких створок 5 они могут образовывать колпак. В этом случае при выполнении створок 5 при виде в плане в форме треугольника с конической или плоской поверхностью колпак имеет форму соответственно конуса или пирамиды (фиг.1, 2), при виде створок 5 в плане в форме трапеции с конической или плоской поверхностью колпак имеет форму усеченного конуса или усеченной пирамиды (не показано). При наличии двух створок 5 колпак может иметь форму призмы (фиг.1, 3). Колпак, образованный створками 5, оснащен каркасом, закрепленным на корпусе 1 и включающим ребра 8 с верхней соединительной перемычкой 9 (фиг.1). Створки 5 оснащены ограничителем поворота, расположенным у их основания и выполненным, например, в виде хвостовика 10 (фиг.4), причем в месте контакта хвостовика 10 с корпусом 1 может быть установлен упругий элемент, например, в виде плоской пружины 11. Стенки корпуса 1 и створок 5 могут выполняться с панелями из звукопоглощающего и/или теплоизолирующего материалов (на фиг.4 не обозначено).

Вал двигателя 3 кинематически связан со ступицей 12 радиального рабочего колеса 4 (фиг.1). Рабочее колесо 4 содержит основной 13 и покрывной 14 диски и размещенные между ними лопатки 15 (фиг.1, 5). Направление потока в рабочем колесе 4 совпадает с направлением оси 16 его вращения (фиг.1). Ось 16 вращения рабочего колеса 4 расположена вдоль канала 2, а при установке крышного вентилятора в рабочее положение - вертикально (фиг.1). На входе в воздушный канал 2 может устанавливаться входной коллектор 17, соединенный с корпусом 1 (фиг.1).

В предпочтительном варианте выполнения рабочего колеса 4 покрывной диск 14 имеет криволинейный профиль в диаметральном сечении, с образованием кольцевого конфузорного зазора 18 между внешней поверхностью входного коллектора 17 и внутренней поверхностью покрывного диска 14 (фиг.6). В полости между стенками корпуса 1, покрывным диском 14 и входным коллектором 17 установлен направляющий аппарат, содержащий лопатки 19. Ширина Н лопаток 15 рабочего колеса 4, равная расстоянию между основным 13 и покрывным 14 дисками на максимальном диаметре D рабочего колеса 4, равного диаметру D окружности, описываемой концами лопаток 15 (фиг.1, 5), не меньше 0,25D, a количество лопаток 15 рабочего колеса 4 составляет не менее 9 штук.

Двигатель 3 соединен с корпусом 1 посредством опоры. При выполнении двигателя 3 с узлами крепления вдоль его корпуса опора может выполняться в виде моторамы 20 с соединенными с корпусом 1 стойками и платформой между ними, на которой размещены узлы крепления двигателя 3 (фиг.3). При выполнении двигателя 3 с узлами крепления на переднем фланце, перпендикулярном валу двигателя 3, опора может выполняться в виде платформы 21, соединенной с корпусом 1 (фиг.1, 7). Двигатель 3 размещен в защитном кожухе 22, который может выполняться с двумя стенками (на фиг. не обозначено) с зазором между ними. Полость кожуха 22 посредством, по меньшей мере, одного воздуховода 23 (фиг.1, 2, 3) связана с окружающей средой (с атмосферой). Кожух 22 соединен с корпусом 1 посредством платформы 21 и/или воздуховодов 23 (фиг.1). Конструкция платформы 21 обеспечивает поступление воздуха из полости в кожухе 22 в пространство между платформой 21 и основным диском 13 рабочего колеса, например, за счет зазоров или отверстий в конструкции платформы 21.

Охлаждающее устройство может выполняться в виде радиального колеса, образованного расположенными на внешней стороне основного диска 13 лопатками 24 (фиг.1, 8). Ступица 12 соединена с основным диском 13 и может оснащаться втулкой 25 (фиг.7). В ступице 12 и/или втулке 25 выполнены сквозные отверстия 26 (фиг.9, 10), обеспечивающие прохождение воздуха из области между защитным кожухом 22 и внутренней полостью рабочего колеса 4. К втулке 25 и/или ступице 12 могут крепиться радиальные лопатки 27 и кожух 28 (фиг.8, 11), при этом крепление лопаток 27 и кожуха 28 выполняется с зазором между их кромками и поверхностью основного диска 15 и/или ступицы 12 (фиг.8).

Крышный вентилятор для дымоудаления работает следующим образом.

Двигатель 3 вращает рабочее колесо 4, которое при вращении забирает воздух, горячие газы и дым, направляя его в воздушный канал 2 в корпусе 1. Под действием напора потока воздуха, горячих газов и дыма либо под действием вспомогательного привода (не показан) створки 5, образующие грани колпака, поворачиваются вокруг осей 7 шарниров 6, что обеспечивает вертикальное движение горячего или задымленного потока воздуха в окружающую среду и очищение помещения от горячих газов и дыма. При этом предотвращается контакт горячего газа и дыма с кровлей сооружения, на котором установлен вентилятор, что препятствует ее возгоранию от воздействия горячего воздуха, искр и пепла, проходящего через вентилятор. Также снижается уровень шума вследствие распространения потока в вертикальном направлении. Створки 5 в закрытом положении защищают рабочее колесо 4 и двигатель 3 от попадания осадков.

Выполнение защитного кожуха 22 с 2-мя стенками увеличивает площадь теплоотвода, что способствует снижению температуры в полости кожуха 22 в месте установки двигателя 3. Охлаждающее устройство, выполненное в виде лопаток 24, закрепленных на внешней поверхности основного диска 13, при вращении рабочего колеса 4 обеспечивает растекание холодного воздуха, засасываемого из полости кожуха 22, между платформой 21 и основным диском 13, предотвращая попадание горячего и задымленного воздуха в полость кожуха 22 и охлаждая основной диск 13, втулку 25 и вал двигателя 3. Благодаря разрежению, создаваемому в полости рабочего колеса 4 при его вращении, воздух через отверстия 26 во втулке 25 и/или ступице 12 попадает в полость рабочего колеса 4, обеспечивая охлаждение втулки 25, соединенной с валом двигателя 3. Наличие радиальных лопаток 27, установленных на ступице 12 и втулке 25, увеличивает разрежение в полости рабочего колеса 4, что способствует увеличению расхода холодного воздуха, проходящего через отверстия 26 во втулке 25 и/или ступице 12. Наличие кожуха 28, закрывающего лопатки 27 и втулку 25, уменьшает нагрев втулки 25 и, следовательно, вала двигателя 3.

Наличие ребер 8 с верхней соединительной перемычкой 9 обеспечивает жесткость каркаса колпака крышного вентилятора. Выполнение поверхности колпака, образованного створками 5 в виде конуса (усеченного конуса) или пирамиды (усеченной пирамиды), или призмы, обеспечивает более равномерное нагружение створок 5 аэродинамическими силами в их закрытом и открытом положении за счет более плавного обтекания набегающим потоком. Выполнение стенок корпуса 1 и створок 5 защитного купола с покрытием из звукопоглощающего и/или теплоизолирующий материала снижает шум и предотвращает намерзание льда и образования наста на створках 5 зимой и в зазорах между створками 5 и элементами каркаса.

Наличие упругого элемента, например плоской пружины 11, в месте контакта створок 5 с корпусом 1 снижает ударные нагрузки при резком открывании створок 5.

Выполнение рабочего колеса 4 радиальным, содержащим основной 13 и покрывной 14 диски с размещенными между ними лопатками 15, покрывного диска 14 с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием кольцевого конфузорного зазора 18 между внешней поверхностью входного коллектора 12 и внутренней поверхностью покрывного диска 14 позволяет увеличить ширину Н лопаток 15 рабочего колеса 4 не менее чем до 0,25D за счет затягивания срыва потока при выдуве на поверхность покрывного диска 14 струи воздуха, сформированной в кольцевом конфузорном зазоре 18. При количестве лопаток 15 не менее 9 штук обеспечивается их равномерная нагрузка и улучшаются условия для балансировки рабочего колеса 4, что способствует снижению низкочастотного шума.

Изобретение может быть осуществлено на любом специализированном предприятии. Представленная в описании совокупность признаков достаточна для создания крышного вентилятора преимущественно для дымоудаления с представленной компоновкой без дополнительного изобретательского творчества.

Изобретение относится к крышным вентиляторам преимущественно для дымоудаления. Технический результат - обеспечение вертикального выброса горячего воздуха и охлаждение вала двигателя. Вентилятор содержит корпус 1 с каналом 2, двигатель 3, рабочее колесо 4, образованное основным 13 и покрывным 14 дисками и лопатками 15, на корпусе 1 установлен колпак, образованный из створок 5, связанных с корпусом 1 шарниром 6 с осью 7, расположенной ниже ее центра масс. Двигатель 3 установлен на платформе 21, соединенной с корпусом 1, и расположен внутри защитного кожуха 22, полость которого связана с атмосферой воздуховодом 23. Вал двигателя 3 соединен посредством втулки 25 ступицы 12 с диском 13, на внешней стороне которого радиально установлены лопатки 24. Втулка 25 имеет сквозные отверстия, в полости колеса 4 имеет лопатки 25. При вращении колеса 4 створки 5 поворачиваются, и воздух выходит вертикально, лопатки 24 засасывают холодный воздух из полости кожуха 22, а через отверстия во втулке 25 воздух засасывается внутрь колеса 4, понижая температуру втулки 25 и вала двигателя 3. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Крышный вентилятор для дымоудаления, содержащий корпус, образующий воздушный канал, радиальное рабочее колесо, двигатель, защитный кожух для двигателя, колпак и охлаждающее устройство, рабочее колесо включает основной и покрывной диски и установленные между ними лопатки, ось вращения рабочего колеса размещена вдоль воздушного канала, основной диск оснащен ступицей, кинематически связанной с валом двигателя, двигатель размещен в защитном кожухе, соединенном с атмосферным воздухом посредством воздуховода, колпак установлен сверху корпуса, отличающийся тем, что ступица выполнена по меньшей мере с одним сквозным отверстием, расположенным вдоль ее оси, охлаждающее устройство выполнено в виде соединенных с внешней стороной основного диска радиальных лопаток, колпак включает, по меньшей мере, одну шарнирно установленную на корпусе створку, соединенную с корпусом посредством шарнира, ось которого расположена ниже центра масс лопасти.2. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что ступица со стороны покрывного диска оснащена лопатками.3. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что ступица оснащена втулкой, в которой выполнены сквозные отверстия.4. Крышный вентилятор по п.2 или 3, отличающийся тем, что ступица и/или лопатки соединены с дополнительным кожухом.5. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что колпак выполнен в форме конуса или пирамиды, при этом створки имеют при виде в плане форму треугольника с конической или плоской поверхностью соответственно.6. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что колпак выполнен в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды, при этом створки имеют при виде в плане форму трапеции с конической или плоской поверхностью соответственно.7. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что колпак выполнен в форме призмы или усеченной призмы, при этом створки имеют при виде в плане форму прямоугольника или трапеции.8. Крышный вентилятор по п.1, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что створки оснащены ограничителем поворота, расположенным у их основания.9. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что корпус оснащен входным коллектором.10. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены загнутыми назад.11. Крышный вентилятор по п.9 или 10, отличающийся тем, что покрывной диск радиального рабочего колеса выполнен с криволинейным профилем в диаметральном сечении с образованием кольцевого конфузорного зазора между поверхностями всасывающего патрубка и покрывного диска.12. Крышный вентилятор по п.1, отличающийся тем, что кожух выполнен с двойными стенками с зазором между стенками.